nanotuburi de carbon (tubulenes) - o structură cilindrică, cu două diametre mai lungi de una până la câteva zeci de nanometri si o lungime de câțiva centimetri, constând dintr-una sau mai multe laminate într-un tub de avioane de grafit hexagonale.
Fig. 8.4 Tipuri de nanotuburi și reprezentarea lor schematică.
Un nanotub ideală este rulat într-un cilindru de grafit plan, adică o suprafață de hexagoane regulate, care sunt situate la nodurile de atomi de carbon. Rezultatul acestei operații depinde de unghiul de orientare al planului de grafit în raport cu axa nanotub. Unghiul de orientare determină, în special, caracteristicile sale electrice.
Structura nanotuburi cu un singur perete, observat experimental, în multe privințe diferă de imaginea idealizată mai sus. Nanotuburile de Multiwalled diferă de la un singur strat varietate mult mai largă de forme și configurații. O varietate de structuri prezentate atât pe direcție longitudinală și transversală.
Structura „păpușile rusești» (păpuși rusă) reprezintă un set de tuburi cilindrice cu un singur perete coaxială nested. O altă variantă a acestei structuri este un set de prisme coaxiale imbricate.
Proprietăți mecanice, electrice si optice ale nanotuburilor
aplicarea mecanică: filet grele, materiale compozite, nanovesy.
De exemplu, sa propus să utilizeze nanotuburi pentru a crea un pripon pentru un ascensor spațiu, deoarece nanotub poate deține teoretic și mai mult de o tonă. Dar aceasta este doar în teorie, ca și suficient de lung pentru a obține tuburi de carbon cu o grosime a peretelui de doar un atom nu a reușit până acum.
Cercetătorii din Franța și România (IMT RAS, Chernogolovka) a descoperit fenomenul de supraconductibilitate a nanotuburilor de carbon. Măsurătorile au fost făcute din caracteristicile curent-tensiune:
· Separată diametru un perete simplu nanotub
· O sa prăbușit într-un pachet de un număr mare de nanotuburi cu un singur perete;
· Ca nanotuburi multiwalled individuale.
La o temperatură apropiată de 4K, între două contacte metalice observate supraconductoare curent. Spre deosebire de convenționale conductori tridimensionale, transfer de sarcină în nanotub are un număr de caracteristici care pare să fie explicată prin caracterul dimensional de transfer (de exemplu, cuantizarea rezistenței R).
Cu semiconductoare nanotuburi de carbon modificări sunt semiconductori direct-gap. Acest lucru înseamnă că ele pot fi recombinare directă de perechi electron-gol, ceea ce duce la emisia unui foton. Prjamozonnyh include automat nanotuburilor de carbon în numărul de materiale optoelectronică.
Aplicații în microelectronică: tranzistori, nanofire, suprafață conductoare transparente, pile de combustie.
Pentru a crea conexiuni între neuroni biologici și dispozitive electronice Neurocomputing cele mai recente evoluții.
Aplicații optice: display-uri, diode emițătoare de lumină.
Nanotuburile cu un singur perete (individuale, ansambluri mici sau rețele) sunt senzori in miniatura pentru a detecta molecule într-o atmosferă de gaz sau în soluții cu sensibilitate ultraînaltă - pentru adsorbție pe suprafața moleculelor nanotub, rezistivitatea electrică și caracteristici pot varia nanotransistors. Aceste nanosensors pot fi utilizate pentru monitorizarea mediului, militare, medicale și aplicații biotehnologice.
Prepararea nanotuburi de carbon
In prezent, cea mai comună metodă este pulverizarea termică a electrozilor de grafit în plasma descărcare în arc. Procesul de sinteză se realizează într-o cameră umplută cu heliu la o presiune de aproximativ 500 torr. Când combustia este plasma intensă anodului evaporare termică, formând astfel un precipitat, în care nanotuburile de carbon sunt formate pe suprafața de capăt a catodului.
Pentru a separa componentele precipitatul rezultat este utilizat sonicare. Rezultatul este o suspensie care (după adăugare de apă) supus separării într-o centrifugă. Particulele de funingine mai mari să adere la pereții centrifugii, iar nanotuburi rămân plutind în suspensie. Apoi Nanotuburi în acid azotic, se spală și se usucă într-un curent de oxigen gazos și hidrogen. Ca urmare a unei astfel de prelucrare se obține un material suficient de ușoare și poroase constând din nanotuburi de mai multe straturi, cu un diametru mediu de 20 nm și circa 10 microni în lungime. Tehnologia de producere a nanotuburilor este destul de complicată, așa că acum Nanotuburi - lucruri scumpe: un gram costurile de mai multe sute de dolari.
Înapoi la tabelul cuprins: Modern de bază și cercetarea aplicată în instrumente